CN116743617B - 用于网络测试的方法、计算设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例涉及一种用于网络测试的方法、计算设备和存储介质。该方法包括用于对应于多个网络节点的多个节点设备，并且多个网络节点时钟同步，方法包括：经由监测节点，接收来自信息处理单元的、关于网络的测试指令，测试指令至少指示关于网络的至少一个监测项目；基于所指示的监测项目，确定对应于监测项目的监测数据类型；接收网络中的通信报文；基于所指示的监测项目和/或所确定的监测数据类型，从所接收的通信报文中收集监测数据；以及向信息处理单元发送所收集的监测数据，以便经由信息处理单元测试网络的运行状态。由此，能够实现对EPA网络的运行情况进行精准监测，且适用于调整后的EPA网络。
Description
技术领域
本发明的实施例总体涉及通信领域，并且更具体地涉及一种用于网络测试的方法、计算设备和存储介质。
背景技术
目前，EPA（Ethernet for Plant Automation，工业以太网）被广泛应用于工业自动化领域，基于EPA构建的网络系统具有高传输速率，实时确定性通讯、高精度时钟同步等特性，且能够支持大规模数据量，多节点协同和复杂的流程逻辑等。
然而，由于EPA网络存在的这些特性，使得传统的以太网络测试方法，无法用于监测整个EPA网络的运行情况，并且基于EPA搭建网络也无法使用普通以太网的设备来监测其网络中的运行情况。例如，传统测试方法无法针对EPA网络中不同的拓扑结构及独有的调度、同步精度、冗余、节点状态等功能进行监控及判断；例如，在后期开发环节，针对网络环境的调整、增加的固件或功能，传统的网络测试方法不易于调整，无法高效的对变化后的网络进行监测。
综上，传统的用于网络测试的方式存在的不足之处在于：难以针对EPA网络的运行情况进行精准监测，并且不易适于调整后的EPA网络。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于网络测试的方法、计算设备和存储介质，能够实现对EPA网络的运行情况进行精准监测，且适用于调整后的EPA网络。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于网络测试的方法，网络包括用于对应于多个网络节点的多个节点设备，并且多个网络节点时钟同步，方法包括：经由监测节点，接收来自信息处理单元的、关于网络的测试指令，测试指令至少指示关于网络的至少一个监测项目，监测节点与网络相连接；基于所指示的监测项目，确定对应于监测项目的监测数据类型；接收网络中的通信报文；基于所指示的监测项目和/或所确定的监测数据类型，从所接收的通信报文中收集监测数据；以及向信息处理单元发送所收集的监测数据，以便经由信息处理单元测试网络的运行状态。
根据本发明的第二方面，提供了一种计算设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本发明的第一方面的方法。
在本发明的第三方面中，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中计算机指令用于使计算机执行本发明的第一方面的方法。
在一些实施例中，用于网络测试的方法还包括：使得所指示的监测项目，与网络中的至少一个目标节点设备相关；以及从所接收的通信报文中收集监测数据包括：基于所指示的监测项目，至少从目标节点设备所发送的、与监测项目相关的通信报文中收集监测数据。
在一些实施例中，用于网络测试的方法还包括：在接收网络中的通信报文之前，响应于确定监测项目属于第一预定类型，监测节点接入网络，以便接收网络中的所有报文；以及响应于确定监测项目属于第二预定类型，使得监测节点接入网络后与网络的时钟同步。
在一些实施例中，用于网络测试的方法还包括：响应于确定监测项目属于第三预定类型，监测节点生成网络管理报文，网络管理报文至少包括用于指示目标节点设备反馈关于第三预定类型的监测数据的指示信息；向网络中的其他节点设备发送所生成的网络管理报文；以及从其他节点设备中的目标节点设备处接收针对网络管理报文的网络管理反馈报文。
在一些实施例中，网络管理报文中包括以下一项或多项：服务标识信息，用于指示报文的类型；源地址信息、用于指示发送节点设备；目标地址信息，用于指示目标节点设备；操作类型信息，用于指示监测项目类型；以及操作内容信息，用于指示目标节点设备所需反馈的监测数据。
在一些实施例中，网络是一种EPA网络，网络的每一个通信周期为一个宏周期，每个宏周期包括周期时间和非周期时间；从所接收的通信报文中收集监测数据包括：从预定周期间隔中所接收的通信报文中收集监测数据，预定周期间隔的时间跨度为多个宏周期。
在一些实施例中，用于网络测试的方法还包括：响应于确定预定条件满足，在当前宏周期的周期时间，向其他节点设备发送网络管理报文声明报文；以及基于预定报文时序规则，在当前宏周期的周期时间之后的任一非周期时间，向网络中的其他节点设备发送网络管理报文。
在一些实施例中，监测项目包括以下一项或多项：报文监控、设备状态监测、调度监测、误码率分析、冗余测试、带宽测试和模拟发报文。
在一些实施例中，监测项目的第一预定类型至少包括报文监控；监测项目的第二预定类型至少包括设备状态监测、调度监测、误码率分析、冗余测试和带宽测试和模拟发报文；监测项目的第三预定类型至少包括调度监测。
在一些实施例中，用于网络测试的方法还包括：响应于网络的参数符合与监测项目相关联的预定参数条件，将监测节点切换为网络的、与监测项目相关联的主节点；以监测节点的时钟作为网络的主时钟；以及响应于网络中的其他节点设备与监测节点的时钟同步，从所接收的通信报文中收集监测数据。
在一些实施例中，用于网络测试的方法还包括：经由信息处理单元基于预定测试指令和/或用户的输入信息生成测试指令；向监测节点发送测试指令；从监测节点处接收关于测试指令的监测数据，以便针对网络的运行状态进行分析；基于针对网络的运行状态的分析结果、预定显示模板和/或用户的输入信息，生成关于分析结果的展示信息；以及向显示设备发送展示信息。
在一些实施例中，展示信息包括以下一项或多项：在网络拓扑图中示出的监测数据异常的网络节点、监测数据异常的网络节点的异常类型信息、网络节点的在线信息、网络的监测数据报表、目标节点设备的误码信息和所有在线的网络节点的报文信息。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素。
图1示出了用于实现根据本发明的实施例的用于网络测试的方法的系统的示意图。
图2示出了根据本发明的实施例的用于网络测试的方法的流程图。
图3示出了根据本发明的实施例的用于接入监测节点的方法的流程图。
图4示出了根据本发明的实施例的用于发送网络管理报文的方法的流程图。
图5示出了根据本发明的实施例的用于切换监测节点为主节点的方法的流程图。
图6示出了根据本发明的实施例的用于展示网络状态分析结果的方法的流程图。
图7示出了根据本发明的实施例的监测设备与网络连接示意图。
图8示出了根据本发明的实施例的监测节点的结构示意图。
图9示出了根据本发明的实施例的EPA网络宏周期示意图。
图10示出了根据本发明的实施例的网络管理报文的结构示意图。
图11示出了可以用来实施本发明的实施例的信息处理单元的示例电子设备的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
如前文所描述，传统的用于网络测试的方式存在的不足之处在于：难以针对EPA网络的运行情况进行精准监测，并且不易适于调整后的EPA网络。
为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本发明的示例实施例提出了一种用于网络测试的方案，网络包括用于对应于多个网络节点的多个节点设备，并且多个网络节点时钟同步；在本发明方案中，经由监测节点，接收来自信息处理单元的、关于所述网络的测试指令，所述测试指令至少指示关于所述网络的至少一个监测项目，监测节点与网络相连接；基于所指示的监测项目，确定对应于监测项目的监测数据类型；接收所述网络中的通信报文；基于所指示的监测项目和/或所确定的监测数据类型，从所接收的通信报文中收集监测数据，在本发明的技术方案中，通过监测节点与信息处理单元之间的通信，监测节点能够获取测试指令和其指示的监测项目，从而确定监测数据类型，以便从网络中的各种报文中收集监测项目所对应的监测数据；而信息处理单元能够接收监测节点发送所收集的监测数据，并经由所述信息处理单元测试所述网络的运行状态。因此，通过不同的测试指令、监测项目、以及每个监测项目对应的监测数据类型，本发明能够实现针对EPA网络运行状态进行精准监测，而且即便针对网络环境的调整、增加的固件或功能，也可以高效的对变化后的网络进行精准监测。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
图1示出了用于实现根据本发明的实施例的用于网络测试的方法的系统100的示意图。如图1中所示，系统100包括监测设备110和网络130，监测设备110可与网络130连接，并接收来自网络130的报文，以及能够在进入监测模式时，接入网络130与网络130中的其他节点设备同步，在网络130中收发报文。
网络130中的各个节点设备可以通过首尾相连组成环型，也可以组成总线型，或通过交换机相连组成星型拓扑。网络130包括用于对应于多个网络节点的多个节点设备，并且多个网络节点时钟同步
网络130是一种基于EPA总线构建的网络系统，EPA(Ethernet for PlantAutomation，工业以太网)，EPA总线为基于以太网物理层实现的实时以太网总线。EPA网络中所有节点均处于同一时钟基准之下，所有的节点发送报文的时间均为相对确定的时间，发送间隔为EPA网络的宏周期时间。
监测设备110，其例如可以包括监测节点112、信息处理单元114和显示设备116。监测节点112、信息处理单元114可相互通信、信息处理单元114和显示设备116可相互通信，监测节点112与网络130连接，可接入网络130作为网络130中的一个节点设备以与网络中的其他节点设备通信。
如图7所示出的监测设备与网络130连接示意图，图7中网络130为一种EPA网络，组成环形网络结构（应当理解，网络130也可以是线型、星型等其他结构，监测设备110都可以接入其中）。监测设备110，更具体的由监测设备110中的监测节点112与网络130连接，在网络130中，监测设备110与其他节点的连接方式相同；其在接入网络130时，也可以作为普通节点在网络中使用，可以作为主时钟节点或者从时钟节点工作，正常收发用户的应用数据等；若其未接入网络130，其能够以bypass模式物理连接在网络130中，实现数据的透传，在这种状态下，其不影响其他节点数据传输的速度（具备低延迟），此时其不能在网络中进行报文发送，但是可以接收经过监测节点112的数据。
关于监测设备110可以具有一个或多个处理单元，包括诸如GPU、FPGA和ASIC等的专用处理单元以及诸如CPU的通用处理单元。另外，在每个监测设备110上也可以运行着一个或多个虚拟机。在一些实施例中，监测设备110中的监测节点112和信息处理单元114可以集成于同一个芯片中，也可以是彼此分立设置。例如，信息处理单元114可以为独立的FPGA芯片通过以太网通道与监测节点112连接，也可以与监测节点112同处于同一个FPGA芯片之中。在一些实施例中，图8示出了根据本发明的实施例的监测节点的结构示意图，监测节点112例如包括处理器1122、收发器1124、存储器1126。
关于收发器1124，其用于接收来自信息处理单元的、关于所述网络的测试指令；接收所述网络中的通信报文；以及向所述信息处理单元114发送所收集的监测数据，以便经由所述信息处理单元114测试所述网络的运行状态。
关于处理器1122，其用于基于所指示的监测项目，确定对应于监测项目的监测数据类型；以及基于所指示的监测项目和/或所确定的监测数据类型，从所接收的通信报文中收集监测数据。
关于存储器1126，其用于存储接收到的测试指令、通信报文和所收集的监测数据。
图2示出了根据本发明的实施例的用于网络测试的方法200的流程图。方法200可由如图1或图8所示的监测节点112执行。应当理解的是，方法200还可以包括未示出的附加步骤和/或可以省略所示出的步骤，本发明的范围在此方面不受限制。
在步骤202，经由监测节点112接收来自信息处理单元的、关于网络的测试指令，测试指令至少指示关于网络的至少一个监测项目，监测节点与网络相连接。
关于测试指令，如测试指令由信息处理单元114基于预定测试指令和/或用户的输入信息而生成。
在一些实施例中，监测项目包括以下一项或多项：报文监控、设备状态监测、调度监测、误码率分析、冗余测试、带宽测试和模拟发报文。由此，本发明实施例提供的用于网络测试的方法能够支持关于网络130，尤其是关于EPA网络、EPA-SRB网络的多个监测项目，以支持对网络130的运行状态的全方位测试。
在步骤204，监测节点112基于所指示的监测项目，确定对应于监测项目的监测数据类型。
关于监测数据类型，每个监测项目都有其对应的监测数据以用于测试网络130针对各个监测项目的运行状态，不同的监测项目所需要的数据类型是不同的，本发明中监测节点112能够对所接受到的网络中的报文数据进行提取，以获得对应于每个监测项目的监测数据，以提高测试效率，针对监测项目做更有针对性的测试。
在步骤206，监测节点112接收网络中的通信报文。
监测节点112具有至少两种运行模式，一种是监测模式，一种是非监测模式。在一些实施例中，监测节点112可以基于监测项目类型确定监测节点112的运行模式。例如，如果监测项目类型为第二预定类型（例如，包括设备状态监测、调度监测、误码率分析、冗余测试和带宽测试和模拟发报文）或者第三预定类型（例如，调度监测），则监测节点112工作在监测模式。如果监测项目类型为第一预定类型（例如，报文监控），则监测节点112工作在非监测模式。
在非监测模式下，监测节点以旁路（bypass）模式物理连接在网络130中，能够实现数据的透传，bypass模式下监测节点112不影响其他节点数据传输的速度（bypass模式下，监测节点具备低延迟的特性），此时监测节点112不能在网络中进行报文发送，但是可以接收网络130中经过监测节点112的数据，能够被动的基于所接收到的报文，进行一些监测项目的测试。
在监测模式下，监测节点112能够接入网络130，且能与网络130时钟同步；在这种模式下，监测节点112可以作为普通节点在网络中使用，可以根据网络130的具体情况，作为主时钟节点或者从时钟节点工作，正常收发各个节点设备的、以及用户的应用数据等。
由此，本发明实施例公开的监测节点112能够支持多种工作模式，接收网络130的通信报文，和/或，发送网络130中的通信报文以获取所需要的反馈通信报文，以从各种通信报文中收集到针对各个监测项目的监测数据，以完成网络130的全方位精准测试。
在步骤208，监测节点112基于所指示的监测项目和/或所确定的监测数据类型，从所接收的通信报文中收集监测数据。
例如，监测节点112接收到通信报文b1、b2和b3，每条报文中都携带若干信息，从所接收的通信报文b1、b2和b3分别收集到5类监测数据j1-j5，5类监测数据中，监测数据j1-j3对应于监测项目X1，监测数据j4-j5对应于监测项目X2。
由此，本发明实施例提供的用于网络测试的方法中，监测节点112能够从所接收的通信报文中，提取出与监测项目相关的信息，以收集每一条测试指令所相关的所有监测数据，使得收集的监测数据更有针对性，更精简，节约存储空间也提高了测试效率。
在步骤210，监测节点112向信息处理单元发送所收集的监测数据，以便经由信息处理单元测试网络的运行状态。
在一些实施例中，监测节点112向信息处理单元114发送所收集的监测数据包括：基于预定格式，向信息处理单元114分别发送关于所指示的每一个监测项目所对应的监测数据。
由此，能够实现对每一个监测项目相关的监测数据进行分类存储、打包和封装，向信息处理单元114发送监测数据时也以监测项目为单位进行发送，从而提高了监测数据的可读性，也有利于对网络状态的测试效率。
在一些实施例中，监测节点112使得所指示的监测项目，与网络中的至少一个目标节点设备相关。
由此，每个监测项目可以针对网络130中的一个或多个目标节点，也可以针对全网中所有的网络节点，例如请结合图8，监测项目X1针对EPA节点1，监测项目X2针对EPA节点2，监测项目X3针对网络130中的所有节点；本发明实施例公开的方案能够实现对网络中的一个或者多个目标节点设备进行状态测试，监测节点112能够通过接收来自信息处理单元114发送的测试指令灵活的确定网络中需要测试的节点设备和需要进行的测试项目；而对应的，用户能够需求在信息处理单元114中设置预定的测试指令，或根据测试需求输入测试指令。
在一些实施例中，监测节点112从所接收的通信报文中收集监测数据包括：基于所指示的监测项目，至少从目标节点设备所发送的、与监测项目相关的通信报文中收集监测数据。
由此，并非所有报文都要处理，监测节点112只需要处理与目标节点相关、与监测数据相关的报文，从而能够有效提高监测数据的收集效率，以提高测试效率。
在一些实施例中，网络是一种EPA网络，网络的每一个通信周期为一个宏周期，每个宏周期包括周期时间和非周期时间；从所接收的通信报文中收集监测数据包括：从预定周期间隔中所接收的通信报文中收集监测数据，预定周期间隔的时间跨度为多个宏周期。
图9示出了根据本发明的实施例的EPA网络宏周期示意图。例如，预定周期间隔为3个宏周期，每次向信息处理单元114发送的监测数据为监测节点112在3个宏周期中收集到的监测信息。
由此，当网络130为EPA网络时，监测节点112以整数个宏周期为单位，收集监测数据，并将预定周期间隔所包含个若干个宏周期的监测数据向信息处理单元114发送，能够实现针对所述网络的单个宏周期，或多个宏周期的网络状态测试，以满足针对网络130的多种不同的监测项目。
例如，在监测项目“调度监测”中，监测节点112每接收一个网络节点的报文信息就会处理并存储起来，但是不会立即将所收集的监测信息直接向信息处理单元114发送，只有当如一个宏周期结束时，监测节点112中的如处理器1122和存储器1126才会将收集的各个网络节点的监测数据汇总，并且使用与信息处理单元114约定好的通信格式，一次把所有网络节点在整个周期间隔（如一个宏周期）中的调度信息发送至信息处理单元114。应当理解，信息处理单元114接收到所有节点的调度信息监测数据后，也不是每一条都做处理，因为当监测数据量很大时，每一条都处理时信息处理单元114可能因性能不足出现卡顿，可以通过预定处理规则选择性进行处理。
例如，监测节点112向信息处理单元114发送监测数据时，以监测项目为单位，如监测项目“报文误码率”，指定目标节点的误码率，监测节点112根据目标节点信息，基于所接收到的通信报文，收集关于目标节点的误码率在预定周期间隔的监测信息后，向信息处理单元114发送，只有信息处理单元114通过测试指令指定的目标节点信息，监测节点112才会获取关于目标节点设备的监测信息。
由此，通过测试指令，能够指定目标节点来收集其监测数据，以针对目标节点设备测试其网络状态，以实现更有针对性的网络测试，且能够在网络中有较多节点时，针对可能存在问题的节点重点测试，以快速获取异常节点设备的测试结果。此外，结合显示设备、输入设备等，通过用户输入的操作指令，信息处理单元114能够通过显示设备116向用户展示用户从多个目标节点中指定的单个目标节点的监测信息，具有操作友好性。
图3示出了根据本发明的实施例的用于接入监测节点的方法300的流程图。方法300可由如图1或图8所示的监测节点112执行。应当理解的是，方法300还可以包括未示出的附加步骤和/或可以省略所示出的步骤，本发明的范围在此方面不受限制。
在步骤302，在接收网络中的通信报文之前，如果监测节点112确定监测项目属于第一预定类型，监测节点112接入网络，以便接收网络中的所有报文。
关于第一预定类型，其例如是“报文监控”。在“报文监控”类型的监测项目中，只需要监测节点112接入网络中作为普通节点接收网络中的报文即可，无需发送报文，也无需与网络时钟同步。例如，在“报文监控”类型的监测项目中，监测节点112只接收目标节点发送的报文并进行展示即可。具体而言，监测节点112接收到网络中的通信报文后，分析报文类型，区分FRT和NRT报文，并将报文分类结果向信息处理单元114发送，以便于通过显示设备对报文监控结果分类显示。
由于在EPA网络中通信报文是按照固定发送的，可根据显示的报文判断是否存在发送时序错误，若判断出报文出现时序错误则可触发监测项目“调度监测”。
在步骤304，如果监测节点112确定监测项目属于第二预定类型，使得监测节点接入网络后与网络的时钟同步。
关于第二预定类型，第二预定类型为需要与网络130同步后才能有效收集的监测数据。在一些实施例中，监测项目的第二预定类型至少包括设备状态监测、调度监测、误码率分析、冗余测试和带宽测试和模拟发报文。
关于监测节点112接入网络130后与网络130的时钟同步，可通过接入后进行组态配置的方式进行时钟同步。例如，若组态配置出现问题，如mac地址设置不符合，报文长度过长，参数超出范围等，监测节点112可将错误信息向信息处理单元114发送，信息处理单元114可通过显示设备116向用户提示错误信息；此外，如果输入的组态信息与当前网络组态不适配，同步状态是不能够完成的，界面的同步状态图标不会生效。监测设备110可通过显示设备显示监测节点112的连接状态标志；例如，当正常连接并同步完成时，状态图标会变成绿色。
关于网络组态信息，例如至少包括：网络拓扑结构、节点mac地址、节点ip地址、通信协议、数据传输速率、数据格式、宏周期时间，周期时间，偏移时间，发送frt报文长度、网络设备的型号和配置、网络服务的端口号和协议等信息。
图4示出了根据本发明的实施例的用于发送网络管理报文的方法400的流程图。方法400可由如图1或图8所示的监测节点112执行。应当理解的是，方法400还可以包括未示出的附加步骤和/或可以省略所示出的步骤，本发明的范围在此方面不受限制。
在步骤402，如果监测节点112确定监测项目属于第三预定类型，生成网络管理报文，网络管理报文至少包括用于指示目标节点设备反馈关于第三预定类型的监测数据的指示信息。
在一些实施例中，监测项目的第三预定类型至少包括调度监测。
关于第三预定类型，部分监测项目需要额外发送网络管理报文，以指示目标节点发送针对网络管理报文的网络管理反馈报文，来收集所需要监测数据，这部分监测数据通常不能从网络130中各节点发送的常规报文中获取。例如，针对监测项目“误码率分析”，通过目标节点设备的工作报文，即可收集监测数据，不需要发送网络管理报文；针对监测项目“冗余测试”，监测节点112接收所有节点的frt报文，针对断开冗余路后数据是否丢失进行监测即可，也不需要发送网络管理报文；针对监测项目“带宽测试”，监测节点112通过每个端口的所有报文计算网络中的流量和带宽；针对监测项目“模拟发报文”，监测节点112模拟正常节点发送有效的frt报文和nrt报文内容，通过其他节点的常规报文反馈即可获得监测数据，也不需要发送网络管理报文。
由此，监测节点112能够基于监测项目的类型，确定是否需要发送网络管理报文，以便收集所需要的监测数据，其除了被动接收通信报文，也具备主动发送通信报文的能力，能够通过与网络130中的其他节点进行通信来获取监测数据，以完成针对网络130的各个方面的测试。
在步骤404，监测节点112向网络中的其他节点设备发送所生成的网络管理报文。
在步骤406，监测节点112从其他节点设备中的目标节点设备处接收针对网络管理报文的网络管理反馈报文。
关于网络管理报文，其例如是针对特定监测项目而特别定义的。例如，在EPA网络中，由监测设备在宏周期的周期报文中申请发送，在非周期将报文发送出去，其他节点通过网络管理报文的类型，目的ip及控制字（如在管理报文中设置Operation type操作类型信息）确定接收到的是什么命令，例如，监测设备112发送了一条收集ip为192.168.0.5节点设备组态信息的网络管理报文，如EPA节点2设备接收到该网络管理报文，并且确定目的ip是自己的ip，EPA节点2查看该网络管理报文携带的管理信息是请求组态信息后会给监测设备112发送一条针对该网络管理报文的网络管理反馈报文，并将组态信息携带在网络管理反馈报文中进行答复。同理其他的监测数据请求信息可采用不同的控制字进行区分，并通过监测设备112以网络管理报文发送至目的节点，以获取对应的网络管理反馈报文。
在一些实施例中，如果监测节点112确定预定条件满足，在当前宏周期的周期时间，向其他节点设备发送网络管理报文声明报文。
在一些实施例中，监测节点112基于预定报文时序规则，在当前宏周期的周期时间之后的任一非周期时间，向网络中的其他节点设备发送网络管理报文。
关于任一非周期时间，指的是在当前宏周期后的空余非周期时间，来进行网络管理报文的发送。
由此，网络管理报文只在EPA网络的非周期时间发送，不会影响网络130的正常工作，使得发送网络管理报文不占用周期通信时间，不延误周期报文的传输。
在一些实施例中，网络管理报文中包括以下一项或多项：服务标识信息，用于指示报文的类型；源地址信息、用于指示发送节点设备；目标地址信息，用于指示目标节点设备；操作类型信息，用于指示监测项目类型；以及操作内容信息，用于指示目标节点设备所需反馈的监测数据。
请参考图10，示意了本发明实施例提供的网络管理报文的结构示意图，网络管理报文包括报文头、报文体（数据部分）和帧校验序列。其中报文头部至少包括：服务标识信息（SID，Service ID），源地址信息（Src LogicAddr），目标地址信息（Dst LogicAddr），操作类型信息（Operation type）；而报文体至少包括：操作内容信息（Operation Type），操作内容信息中包括关于每一项监测项目所需要采集的监测信息的指示信息。
由此，本发明实施例示意了一种自主设计的网络管理报文的结构，通过在报文头中加入用于指示监测项目类型的操作类型信息部分，以及用于指示目标节点设备所需反馈的监测数据的操作内容信息，且在报文对应于操作类型信息的数据部分存储用于指示目标节点需要反馈哪些监测数据的具体内容，使得目标节点收到网络管理报文后能够基于网络管理报文中的内容，通过向监测节点发送针对网络管理报文的网络管理反馈报文，来实现向监测节点发送其所请求的监测数据。
图5示出了根据本发明的实施例的用于切换监测节点为主节点的方法500的流程图。方法500可由如图1或图8所示的监测节点112执行。应当理解的是，方法500还可以包括未示出的附加步骤和/或可以省略所示出的步骤，本发明的范围在此方面不受限制。
在步骤502，如果监测节点112确定网络的参数符合与监测项目相关联的预定参数条件，将监测节点切换为网络的、与监测项目相关联的主节点。
应当理解，不是所有网络都可以让监测设备的时钟成为主时钟，有些网络是指定了特定节点设备作为主节点的，这时监测节点就要以从节点的身份接入网络，是否切换为主节点，并不影响监测节点能够测试的监测项目类型。
在步骤504，以监测节点112的时钟作为网络的主时钟。
在步骤506，如果监测节点112确定网络中的其他节点设备与监测节点的时钟同步，从所接收的通信报文中收集监测数据。
在一些实施例中，监测节点112切换为主节点后，网络130中的其他节点与监测节点的时钟同步，在一些网络条件下，监测节点112作为主节点来测量网络中节点的实际发送偏移会更加精确。
图6示出了根据本发明的实施例的用于展示网络状态分析结果的方法600的流程图。方法600可由如图1所示的信息处理单元114执行，也可以在图11所示的电子设备1100处执行。应当理解的是，方法600还可以包括未示出的附加步骤和/或可以省略所示出的步骤，本发明的范围在此方面不受限制。
在步骤602，经由信息处理单元114基于预定测试指令和/或用户的输入信息生成测试指令。
在步骤604，信息处理单元114向监测节点发送测试指令。
在步骤606，信息处理单元114从监测节点处接收关于测试指令的监测数据，以便针对网络的运行状态进行分析。
在步骤608，信息处理单元114基于针对网络的运行状态的分析结果、预定显示模板和/或用户的输入信息，生成关于分析结果的展示信息。
在步骤610，信息处理单元114向显示设备发送展示信息。
在一些实施例中，展示信息包括以下一项或多项：在网络拓扑图中示出的监测数据异常的网络节点、监测数据异常的网络节点的异常类型信息、网络节点的在线信息、网络的监测数据报表、目标节点设备的误码信息和所有在线的网络节点的报文信息。
在一些实施例中，针对不同的监测项目会有不同的测试标准、分析结果和展示信息。例如，针对监测项目“调度监测”，比对网络130中的实际调度和各个节点设备实际配置的组态信息是否符合，如果不符，显示设备可以显示哪个节点调度不符和，如果全部正确则显示全部调度正确标识；同理，对于其他监测项目，如果分析结果不在设定的合理结果范围内，也可以通过显示设备显示这些异常信息，如节点设备的在线状态如果与预期不符，如出现了本不应该在线的节点设备，如本该在线的节点设备不在线等。
在一些实施例中，还可以通过显示设备116显示网络130的拓扑图，标注监测数据出现异常的节点；还可以显示监测报表、以对网络130的若干次监测项目统计；还可以显示所有节点设备的是否在线，或与本来应该在线情况是否符合；还可以显示所有在线节点设备的报文信息，并对报文进行分类显示；其他监测项目的监测信息不再赘述。
由此，通过本发明实施例提供的监测设备110中的监测节点112、信息处理单元114和显示设备116之间的交互，以及监测设备110通过输入设备与用户的交互，以及监测节点通过上述交互与网络130的交互，能够实现针对预定或者用户指定（或输入）的监测项目，接收网络130中的各种通信报文，或接入网络130发送以及接收通信报文（如周期报文、非周期报文等），来收集网络130中的关于各个目标节点（可预定或用户指定）的监测数据，以对通过所收集的监测数据对网络130中的一个或多个节点或整个网络进行运行状态的测试和测试结果的分析，后通过将测试和分析结果通过显示设备向用户展示，以使得用户能够便捷并直观的获取网络130的多方位的测试结果。
此外，本发明实施例所提供的监测设备110还具备良好的兼容性，其能够通过硬件架构的易扩展性、测试指令的编译以及、管理报文的扩展等方式，实现无需改变监测设备110的整体硬件架构，能够在一个固定硬件结构下得到继承，能够为后续需求进行拓展开发；以及本发明能够使设备满足移动使用需求，提供多种接口方案随时接入不同EPA网络进行网络检测，能够监测EPA网络绝大部分性能指标，并提供直观的结果展示。
例如，可集成各个功能硬件在一个特定监测设备110中，例如使用定制计算机将各个模块、单元组装到一起，可以满足携带需求，以提高监测设备的移动性；以及可通过网口设计，提高监测设备110的网络接口兼容，如针对高速光模块接口适应光纤连接，同时支持光转电模块接入rj45接口，针对其他可能使用接口做内部自适应处理，如LVDS，SPI接口。
例如，在扩展新的监测项目时，可通过增加管理报文的功能定义，拓展管理报文能够收集的信息范围增加新监测数据的收集；通过增加硬件的处理能力进行扩展，如增加外部存储ddr，进行数据缓存进行更加复杂的数据分析处理；通过在信息处理单元114预设更多算法来增加更多的数据分析功能等。
由于，本发明实施例所提供的监测设备110的底层硬件和信息处理单元114的通路是已经搭建稳定的系统，可以在原来稳定的硬件开发环境中进行扩展，不需要再额外添加其他硬件辅助，新增功能和原有功能不会发生冲突，软件也是基于已有的开发环境进行扩展，因此能够具备上述的良好的兼容性。
图11示出了可以用来实施本发明的实施例的信息处理单元的示例电子设备1100的示意图。例如，如图1所示的监测设备110可以由电子设备1100来实施。如图所示，电子设备1100包括中央处理单元（CPU）1101，其可以根据存储在只读存储器（ROM）1102中的计算机程序指令或者从存储单元1108加载到随机存取存储器（RAM）1103中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在随机存取存储器1103中，还可存储电子设备1100操作所需的各种程序和数据。中央处理单元1101、只读存储器1102以及随机存取存储器1103通过总线1104彼此相连。输入/输出（I/O）接口1105也连接至总线1104。
电子设备1100中的多个部件连接至输入/输出接口1105，包括：输入单元1106，例如键盘、鼠标、麦克风等；输出单元1107，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元1108，例如磁盘、光盘等；以及通信单元1109，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元1109允许设备1100通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
上文所描述的各个过程和处理，例如方法200至600，可由中央处理单元1101执行。例如，在一些实施例中，方法200至600可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元1108。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由只读存储器1102和/或通信单元1109而被载入和/或安装到设备1100上。当计算机程序被加载到随机存取存储器1103并由中央处理单元1101执行时，可以执行上文描述的方法200至600的一个或多个动作。
本发明涉及方法、装置、系统、电子设备、计算机可读存储介质和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括用于执行本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、静态随机存取存储器（SRAM）、便携式压缩盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能盘（DVD）、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波（例如，通过光纤电缆的光脉冲）、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘计算设备。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构（ISA）指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列（FPGA）或可编程逻辑阵列（PLA），该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
这里参照根据本发明实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或步骤图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或步骤图的每个方步骤以及流程图和/或步骤图中各方步骤的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或步骤图中的一个或多个方步骤中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或步骤图中的一个或多个方步骤中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或步骤图中的一个或多个方步骤中规定的功能/动作。
附图中的流程图和步骤图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或步骤图中的每个方步骤可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方步骤中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，步骤图和/或流程图中的每个方步骤、以及步骤图和/或流程图中的方步骤的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (13)
1.一种用于网络测试的方法，其特征在于，所述网络包括用于对应于多个网络节点的多个节点设备，并且多个网络节点时钟同步，所述方法包括：
经由监测节点，接收来自信息处理单元的、关于所述网络的测试指令，所述测试指令至少指示关于所述网络的至少一个监测项目，监测节点与网络相连接；
基于所指示的监测项目，确定对应于监测项目的监测数据类型；
接收所述网络中的通信报文；
基于所指示的监测项目和/或所确定的监测数据类型，从所接收的通信报文中收集监测数据；以及
向所述信息处理单元发送所收集的监测数据，以便经由所述信息处理单元测试所述网络的运行状态;
基于监测项目的类型，监测节点至少支持以下任一种运行模式：
非监测模式，在非监测模式下所述监测节点与所述网络物理连接；
监测模式，在监测模式下所述监测节点与所述网络时钟同步；
还包括：
在接收所述网络中的通信报文之前，响应于确定监测项目属于第一预定类型，使得所述监测节点处于非监测模式，所述监测节点接入所述网络，以便接收所述网络中的所有报文；
响应于确定监测项目属于第二预定类型，使得所述监测节点处于监测模式，使得所述监测节点接入所述网络后与所述网络的时钟同步；
针对第一预定类型的监测项目，监测节点不需要与网络时钟同步，也不需要发送报文；
针对第二预定类型的监测项目，监测节点需要与网络时钟同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：使得所指示的监测项目，与所述网络中的至少一个目标节点设备相关；以及
从所接收的通信报文中收集监测数据包括：基于所指示的监测项目，至少从所述目标节点设备所发送的、与监测项目相关的通信报文中收集监测数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于确定监测项目属于第三预定类型，监测节点生成网络管理报文，所述网络管理报文至少包括用于指示目标节点设备反馈关于所述第三预定类型的监测数据的指示信息；
向所述网络中的其他节点设备发送所生成的网络管理报文；以及
从其他节点设备中的所述目标节点设备处接收针对网络管理报文的网络管理反馈报文；
响应于确定监测项目为第三预定类型，使得所述监测节点处于监测模式，针对第三预定类型的监测项目，监测节点需要与网络时钟同步，且还需要发送网络管理报文。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述网络管理报文中包括以下一项或多项：
服务标识信息，用于指示报文的类型；
源地址信息、用于指示发送节点设备；
目标地址信息，用于指示目标节点设备；
操作类型信息，用于指示监测项目类型；以及
操作内容信息，用于指示目标节点设备所需反馈的监测数据。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述网络是一种EPA网络，所述网络的每一个通信周期为一个宏周期，每个宏周期包括周期时间和非周期时间；
从所接收的通信报文中收集监测数据包括：从预定周期间隔中所接收的通信报文中收集监测数据，所述预定周期间隔的时间跨度为多个所述宏周期。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于确定预定条件满足，在当前宏周期的周期时间，向其他节点设备发送网络管理报文声明报文；以及
基于预定报文时序规则，在当前宏周期的周期时间之后的任一非周期时间，向所述网络中的其他节点设备发送所述网络管理报文。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述监测项目包括以下一项或多项：
报文监控、设备状态监测、调度监测、误码率分析、冗余测试、带宽测试和模拟发报文。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述监测项目的第一预定类型至少包括报文监控；所述监测项目的第二预定类型至少包括设备状态监测、调度监测、误码率分析、冗余测试和带宽测试和模拟发报文；所述监测项目的第三预定类型至少包括调度监测。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于所述网络的参数符合与监测项目相关联的预定参数条件，将所述监测节点切换为所述网络的、与监测项目相关联的主节点；
以所述监测节点的时钟作为所述网络的主时钟；以及
响应于所述网络中的其他节点设备与所述监测节点的时钟同步，从所接收的通信报文中收集监测数据。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
经由信息处理单元基于预定测试指令和/或用户的输入信息生成测试指令；
向监测节点发送所述测试指令；
从所述监测节点处接收关于所述测试指令的监测数据，以便针对所述网络的运行状态进行分析；
基于针对所述网络的运行状态的分析结果、预定显示模板和/或用户的输入信息，生成关于分析结果的展示信息；以及
向显示设备发送所述展示信息。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述展示信息包括以下一项或多项：
在网络拓扑图中示出的监测数据异常的网络节点、监测数据异常的网络节点的异常类型信息、网络节点的在线信息、网络的监测数据报表、目标节点设备的误码信息和所有在线的网络节点的报文信息。
12.一种计算设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-11中任一项所述的方法。
13.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-11中任一项所述的方法。
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